Motorul universal cu colector

Motorul universal cu colector

Aceasta masina electrica este un motor cu colector, care poate fi alimentat atat de la o sursa de c.c., cat si de la o sursa monofazata de c.a. Impreuna cu acest avantaj, el este foarte util si in activitatea sociala cat si in industrie datorita posibi-litatilor de obtinere de viteze mari ale rotorului - pana la 30.000 rot/min. Motorul universal cu colector de puteri mici este utilizat la instrumente electrice portabile si la alte masini de turatii mari. Motoarele de acest gen de puteri mari (sute de kW) au capatat aplicatie ca masini electrice de tractiune. Constructia de principiu a mo-torului universal cu colector este prezentata in fig. 4.57 a.

a b

Fig.4.57 a) Constructia de principiu a motorului universal cu colector; b)dependentele n=f(M).

Ea nu se deosebeste esential de constructia motorului de c.c. Particularitatile motorului universal cu colector sunt urmatoarele:

Ø    circuitul magnetic al inductorului ca si al rotorului este realizat din tole de otel electrotehnic datorita fluxului alternativ la alimentare de la sursa de c.a.;

Ø    motorul universal cu colector este motor cu excitatie serie. Motoarele cu excitatie paralel nu sunt oportune pentru utilizarea larga datorita schemelor complicate de comanda a lor;

Ø    infasurarea de excitatie are numere diferite de spire pentru functiona-rea la alimentarea in c.c. si c.a. cu scopul nivelarii limitelor vitezei de lucru in cele doua cazuri. Din acest motiv infasurarea, obisnuit se divide in sectii cu conexiuni la bornele de iesire;

Ø    la alimentarea in c.a. motorul are comutatie inrautatita.

Caracteristicile mecanice ale motorului universal cu colector sunt date in fig. 4.57 b. Curba 1 este dependenta n(M) la alimentare in c.c., 2 este dependenta obtinuta la alimentarea in c.a. a intregii infasurari de excitatie, iar curba 3 este caracteristica mecanica pentru numar redus de spire al inductorului, deci pentru valoare redusa a fluxului de excitatie. Acest fenomen se poate dovedi prin ecuatia de echilibru a tensiunilor motorului:

(4.26)

unde:

- suma rezistentelor infasurarii indusului si a infasurarii de excitatie serie;

- suma reactantelor acelorasi infasurari.

Din relatia (4.26) in care se substituie pentru curent alternativ, pentru n(I_a) si de acolo si n(M) se obtine:

unde la numarator apare termenul suplimentar in c.a. Actiunea lui se manifesta mai important la turatii mici (n respectiv ) . Dependenta momentului M de la alimentare in c.a. se observa in fig. 4.58 a in care se prezinta si dependentele curentului i_a, fluxului de excitatie si momentului M in functie de Unghiul este relativ mic si se determina din pierderile in sistemul magnetic la alimentare in c.a., unde , iar . Prin substitutia acestor valori in expresia cuplului se poate demon-stra ca momentul M este pulsatoriu, dar are si valori negative. Valoarea lui medie este suficient de mare, ca momentul de inertie sa invinga actiunea de franare din zonele cu M negativ si rotorul sa se roteasca cu turatie constanta.

a b

Fig.4.58 Dependentele i_a, Φ_e, M=f(ωt) ale motorului universal

cu colector la alimentare in c.a.; b) compunerea fazorilor e_L si e_T.

Comutatia dificila la alimentarea in c.a. in comparatie cu aceea la alimentarea in c.c. se obtine datorita cresterii valorii totale a t.e.m. reactive din sectia in comutatie. La e_L, care este determinata de curentul alternativ de comutatie i_a, se adauga si t.e.m. de transformare e_T, indusa in sectia in comutatie de fluxul de excitatie alternativ.

Daca se admite , t.e.m. rezultanta e_rez este determinata de suma fazorilor e_L si e_T (fig. 4.58.b). Masurile indicate in cap.4 compenseaza t.e.m. e_L, dar nu si e_T, in special in regimurile de pornire. De aceea la motoarele de putere pentru tracti-une, pe langa polii auxiliari se foloseste si infasurarea de compensare, daca frec-venta tensiunii de alimentare este redusa - 16 ⅔ si 25 Hz.

Pe langa motoarele universale cu colector, in practica sunt cunoscute, dar de mica utilizare si alte tipuri de masini de c.a. cu colector: motoare monofazate cu repulsie, cu colectoare trifazate cu excitatie paralela si doua completuri de perii s.a. Ele sunt caracterizate de posibilitatea de reglare a turatiei si se examineaza in literatura de specialitate a masinilor electrice.